波束波导馈电系统是使处于地面射频机房内的馈源等效到天线副反射面焦点处，实现对天线副反射面的有效照射，形成所需要的口径场分布。与传统的卡塞格伦天线相比较，用波束波导馈电具有不需要旋转关节和长的波导馈线，馈线损耗小，低噪声放大器等电子设备工作环境好，多频段工作时每个工作频段都可得到较好的口面照射效率和副瓣电平等优点。
缺点是：在TE21模工作时，天线和方向图峰值与差方向图零点位置随天线方位、俯仰位置的变化而变化且不一致，对天线的和增益造成损失，工作频率越低，增益损失越大。为了使天线能够准确跟踪目标，需对它们的变化规律进行仿真分析。
波束波导馈电系统结构
根据系统工作要求，设计的波束波导馈电系统结构如图2-14所示。它由7个反射镜面组成，M1、M4、M6和M7为平面镜，M2、M3为抛物面反射镜，M5为椭球反射镜。为了保证双频段同时工作，采用了频率选择平面反射镜M6，它反射S频段信号，传输X频段信号。
天线辐射特性
由于波束波导系统中除平面镜M1外其他镜面不随天线俯仰转动，同时使用的3个曲面镜M2、M3和M5产生的交叉极化与主极化叠加后，会使天线和方向图峰值及差方向图零点位置随天线转动而变化。为了分析天线和方向图峰值和差方向图零点位置随天线方位、俯仰转动时的变化，使用GRASP9.0软件分析仿真了在天线方位、俯仰任意位置TE21模跟踪时，和方向图峰值和差方向图零点位置以及指向跟踪方式工作时发射频段方向图与接收频段方向图峰值变化规律。
图2-14 波束波导馈电系统结构
在波束波导中，天线和方向图峰值和差方向图零点位置的变化是由于波束波导中采用曲面镜的交叉极化与主极化叠加造成的。为了减小这种影响，在波束波导系统设计中，必须设法减小波束波导系统的交叉极化。通常的方法是：一方面选择偶数曲面镜并对称放置，使其产生的交叉极化相互抵消；另一方面，要选择合适的几何参数，使其产生的交叉极化较小。
在线极化工作时，偏置反射面的交叉极化电平较高，一般情况下，偏置角越小、焦距越长、照射电平越低，偏置反射面的交叉极化越低，反之，交叉极化越高。在圆极化工作时，偏置反射面的峰值位置会偏离天线轴线方向。同样，偏置角越小、焦距越长、照射电平越低，波束偏离轴向越小，反之，波束偏离轴向越大。
在波束波导馈电的反射面天线中，当TE21模工作时，由于交叉极化的影响，一方面会使天线的跟踪零点偏离天线光轴位置，零点偏离轴向的大小和方向与波束波导曲面镜的参数、工作频率以及天线方位、俯仰角有关；另一方面，零点位置随天线方位、俯仰角的变化而改变。
天线差辐射零点位置分析
对给定的天线和波束波导参数，为了分析天线辐射和方向图峰值和差方向图零点位置与天线方位、俯仰角转动的变化关系，建立如图2-15所示的仿真模型，其中，曲面镜M2、M3为对称放置的偏置抛物面，M5为偏置椭球反射面。天线主副反射面和平面镜M1在方位、俯仰方向可同时转动任意角度，波束波导中其他反射面只随天线方位转动。
图2-15 天线仿真模型
按图2-15的仿真模型，给定俯仰角为45°，方位角0~360°变化，增量22.5°，仿真的差方向图零点位置坐标关系如图2-16所示。仿真的S频段差方向图零点位置坐标见图2-17，仿真的X频段差方向图零点位置坐标见图2-18。
图2-16 零点位置的坐标关系图
图2-17 仿真S频段差方向图零点位置（截屏图）
天线峰值位置分析
方位、俯仰变化及曲面镜交叉极化对天线和方向图峰值位置的影响远小于对差方向图零点位置的影响。按照同样的分析方法，对和方向图峰值位置偏离天线光轴的偏差进行仿真，仿真结果见图2-19~图2-22。
图2-18 仿真X频段差方向图零点位置（截屏图）
图2-19 仿真S频段接收和方向图峰值位置（截屏图）
图2-20 仿真S频段发射和方向图峰值位置（截屏图）
图2-21 仿真X频段接收和方向图峰值位置（截屏图）
图2-22 仿真X频段发射和方向图峰值位置（截屏图）
误差分析
一、跟踪零点变化对跟踪精度的影响
差方向图差零点随天线的方位、俯仰位置变化，对给定的方位、俯仰角，其零点位置是固定不变的，可以认为是系统误差。因此，差方向图差零点随天线的方位、俯仰位置变化，不会对天线跟踪精度造成不利影响。
二、TE21模差零点与和峰值位置不一致引入的增益损失
由于差零点与和峰值位置都随天线的方位、俯仰位置变化，且变化情况不一致，因此会引入天线增益损失。当天线跟踪到差零点时，与和方向图峰值位置会有一个偏差，它的大小随方位、俯仰角变化，且与天线工作频率有关，频率越高差值越小。这个差值会引起天线和方向图指向偏离峰值方向，造成增益损失。
S频段接收方向图峰值位置与差零点位置差值的最大点在方位180°位置，最大值为8.75×10-3（°），由此指向偏差引入的天线接收频段增益损失最大值为0.058dB。发射方向图峰值位置与差零点位置差值的最大点也在方位180°位置，最大值为7.35×10-3（°），由此指向偏差引入的天线发射频段增益损失最大值为0.035dB。
X频段接收、发射方向图峰值位置与差零点位置差值的最大点分别在方位157.5°、135°位置，最大值分别为0.683×10-3（°）、0.457×10-3（°），由此偏差引入的天线增益损失最大值分别为0.0049dB和0.0016dB。
三、指向跟踪时收发方向图峰值位置不一致增益损失
由于频率的变化，指向跟踪时S频段接收频段方向图和发射频段方向图峰值位置也会有差异，最大差值为2.305×10-3（°），位置在方位225°方向，由此造成的天线发射方向图增益损失小于0.0035dB。指向跟踪时X频段接收频段方向图和发射频段方向图峰值位置最大差值为0.4707×10-3（°），位置在方位247.5°方向，由此造成的天线发射方向图增益损失小于0.001 66dB。
